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Für seine herausragende Dissertation "On the morphology and structure formation of lignin-based carbon fibers" wurde Herr Dr. Muhannad Al Aiti vom Wissenschaftlichen Arbeitskreis der Universitätsprofessoren der Kunststofftechnik (WAK) mit dem Röchling-Preis ausgezeichnet.
Die Arbeit schafft ein grundlegendes Verständnis der Struktur- und Morphologiebildung bei Kohlenstofffasern auf Basis von Lignin und führte zu einem Patent für eine hoch skalierbare Technologie zur nachhaltigen Herstellung solcher Fasern.
Herr Dr. Al Aiti hat bei Prof.Gert Heinrich am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. und der TU Dresden geforscht und 2020 an der Fakultät Maschinenwesen der TUD promoviert.
Schon lange Zeit versuchen Forscher in aller Welt, leistungsfähige Kohlenstofffasern aus alternativen Polymerwerkstoffen nachhaltig herzustellen. Seit rund 20 Jahren steht dabei das kohlenstoffreiche biogene Lignin im Blickpunkt: Makromoleküle und Stützmaterial des Holzes, die in großer Menge als Nebenprodukte technischer Prozesse anfallen, z. B. bei diversen Holzaufschlussverfahren. Das Besondere: Lignin ist einem technischen Kunststoff nicht gleichzusetzen und es zu Fasern mit definierter Struktur zu verarbeiten und dann in Kohlenstofffasern umzuwandeln ist technisch herausfordernd.
Muhannad Al Aiti ging in seiner Arbeit konsequent der Frage nach, wie aus den nachwachsenden Rohstoffen in einem wirtschaftlichen, hochskalierbaren Verfahren C-Fasern hergestellt werden können, die den hohen Qualitätsanforderungen in Automobilindustrie und in der Windenergietechnik genügen.
Zunächst untersuchte er genauestens die Struktur-Eigenschaft-Beziehungen der erdölbasierten C-Fasern an heute im Einsatz befindlichen Produkten. Zur Anwendung kamen dabei zahlreiche experimentelle Methoden, und die Ergebnisse dieser umfangreichen Grundlagenuntersuchungen wurden bereits 2018 in der renommierten Fachzeitschrift Progress in Materials Science (Impact-Faktor 39.58) publiziert und fanden erhebliche Beachtung in der Fach-Community.
Im zweiten Teil seiner Promotion nutzte Muhannad Al-Aiti die grundlegenden Erkenntnisse zur Entwicklung einer Technologie (dry-jet wet spinning) zur Herstellung von anwendungstauglichen, leistungsfähigen Carbonfasern aus Polyacryonitril (PAN) und Lignin-Blends und deren optimale konstruktive Umsetzung im labortechnischen Maßstab.
Bei den analytischen und technologischen Untersuchungen kooperierte er eng mit mehreren Forschergruppen am IPF sowie an der Technischen Universität Tampere, Finnland. Gemeinsam mit den Partnern meldete er 2019 das Patent DE102019 119464 „Lignin-PAN-basierte Polymercompounds und Verfahren zu ihrer Herstellung“ an, das bereits ein Jahr darauf erteilt wurde. Mit der maßgeblich auf der Dissertation Herrn Al-Aiti beruhenden Erfindung wurden technische Probleme gelöst bzw. neue Ansätze erfolgreich umgesetzt (u.a. Einsatz kostengünstiger textiler PAN als Hilfspolymere und für die Initiierung der Schmelzbarkeit von Lignin-Verbunden; physikalische Initiierung von gewünschten teilkristallinen Anordnungen) und ein auf industriellen Maßstab übertragbares Verfahren vorgestellt.
Eine ökologische, kostengünstige und massentaugliche Technologiealternative zur Herstellung von biobasierten Hochleistungskohlenstofffasern rückt durch die Arbeit von Muhannad Al-Aiti in greifbare Nähe.
Der mit 5000 EUR dotierte Preis wurde am 4. November 2021 am Institut für Kunststoff-verarbeitung (IKV) der RWTH Aachen übergeben. Er wird von der Firma Röchling SE & Co. KG, Mannheim, gestiftet und würdigt herausragende Forschungsarbeiten zu neuen hybriden Werkstoffen, Systemen und Prozesstechniken auf Basis von Kunststoffen.
Der Wissenschaftliche Arbeitskreis der Universitäts-Professoren der Kunststofftechnik WAK prämiert jährlich die deutschlandweit besten wissenschaftlichen Arbeiten der Kunststofftechnik. Ziel ist es, sowohl wichtige Fortschritte in Wissenschaft und Technologie der Kunststoffe zu dokumentieren als auch junge Ingenieurinnen und Ingenieure in ihrer wissenschaftlichen Arbeit zu motivieren und zu unterstützen. Die Preise werden von innovativen Unternehmen der Kunststofftechnik zur Verfügung gestellt (Ensinger GmbH, Oechsler AG und Georg Franz & Brose GmbH, Röchling SE & Co. KG).
Dr. Muhannad Al Aiti, Muhannad_Al_Aiti@outlook.de
Al Aiti et al.: Dry-jet wet spinning of thermally stable lignin-textile grade polyacrylonitrile fibers regenerated from chloride-based ionic liquids compounds, Materials (Open Access) 13 (2020) 3687 DOI: https://doi.org/10.3390/ma13173687
Al Aiti et al.: On the morphology and structure formation of carbon fibers from polymer precursor systems, Progress in Materials Science, Volume 98, October 2018, Pages 477-551,
DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.07.004
Dr. Muhannad Al Aiti
privat
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Chemie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Wettbewerbe / Auszeichnungen
Deutsch
Dr. Muhannad Al Aiti
privat
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